Metais de Transição Externa (parte 3)

Aula: 14
Temática: Metais de Transição Externa (parte 3)
Olá! Nesta aula iremos continuar nos metais de transição, agora
falaremos sobre o grupo do vanádio, que contém os elementos Vanádio,
Nióbio, Tantálio e o grupo do cromo com seus elementos (cromo, molibdênio e
tungstênio). Vamos lá!
Grupo do Vanádio
Vanádio é um metal macio, dúctil e, apesar de ser bem mais abundante que o
cobre, (160 ppm na crosta terrestre), forma poucos minerais. A razão de o
vanádio formar tão poucos minerais reside no fato de o íon V3+ ser
geoquimicamente semelhante ao íon Fe3+, um íon abundante e constituinte de
muitos minerais. Assim, o íon V3+ geralmente substitui o Fe3+ nos minerais
(notavelmente na magnetita) em lugar de formar os seus próprios minerais. O
vanádio é um metal de transição mole, dúctil de cor cinzenta e brilhante. Possui
alta resistência ao ataque das base, ao ácido sulfúrico (H2SO4) e ao ácido
clorídrico (HCl). Pode ser obtido a partir de diversos minerais,
inclusive o
petróleo. Também pode ser obtido da recuperação do óxido de vanádio em pó
procedente de processos de combustão.
Aproximadamente 80% do vanádio produzido são empregados como
ferrovanádio ou como aditivo em aço. Possui outras aplicações como:
•
Na produção de aços inoxidáveis para instrumentos cirúrgicos e
ferramentas, em aços resistentes à corrosão, misturado com alumínio
em ligas de titânio e, também, em motores de reação. Também pode ser
utilizado em aços empregados em eixos de rodas, engrenagens e outros
componentes críticos.
•
Nos catalisadores na produção de anidrido maleico e ácido sulfúrico. É
muito usado o pentóxido de vanádio, V2O5, empregado em cerâmicas.
QUÍMICA INORGÂNICA
O vanádio não é encontrado nunca no estado nativo, porém está presente em
cerca de 65 minerais diferentes, dentre os quais se destacam a patronita, VS4,
a vanadinita, Pb5(VO4)3Cl e a carnotita, K2(UO2)2(VO4)2·3H2O. Pode ser
encontrado também na bauxita, minérios de ferro, rochas vulcânicas e argilas,
assim como em depósitos que contêm carbono, como, no carvão ou óleos crus
de petróleo. Sua extração do petróleo pode ser feita quando é aplicado
porfirinas
O pó metálico é pirofórico e os compostos de vanádio deveriam ser
considerados como altamente tóxicos. Sua inalação pode causar câncer de
pulmão.
O nióbio é um metal cinza brilhante, dúctil, que passa a adquirir uma coloração
azulada quando em contado com o ar em temperatura ambiente após um longo
período. Suas propriedades químicas são muito semelhantes às do tálio, que
está situado no mesmo grupo. O metal começa a oxidar-se com o ar a 200 ºC e
seus estados de oxidação mais comuns são +2, +3 e +5.
O nióbio apresenta numerosas aplicações, e é usado em alguns aços
inoxidáveis e em outras ligas de metais não ferrosos. Estas ligas, devido à
resistência, são geralmente usadas para a fabricação de tubos transportadores
de água e petróleo a longas distâncias.
Aplicações:
•
Usado em indústrias nucleares devido a sua baixa captura de nêutrons
termais.
•
Usado em soldas elétricas.
•
Devido à sua coloração é utilizado, geralmente na forma de liga
metálica, para a produção de jóias, como os piercings.
QUÍMICA INORGÂNICA
Esse elemento nunca foi encontrado livre na natureza. É encontrado em
minerais tais como niobita (columbita) (Fe, Mn)(Nb, Ta)2O6, niobita-tantalita
[(Fe, Mn)(Ta, Nb)2O6], pirocloro (NaCaNb2O6F), e euxenita [(Y, Ca, Ce, U, Th)
(Nb, Ta, Ti)2O6]. Minerais que contêm nióbio geralmente contêm também o
tálio.
Compostos que contêm nióbio raramente são encontrados pelas pessoas, pois
possui uma alta toxicidade. Seu pó metálico irrita os olhos e a pele, e pode
apresentar riscos de entrar em combustão. Para o nióbio não se conhece
nenhum papel biológico.
O tálio (Ta) é encontrado juntamente com o nióbio nos minérios columbita –
tantalita: (Fe, Mn) (Ta, Nb)2O6. É extraído por dissolução em ácido fluorídrico,
que separa os fluoretos de nióbio e tântalo para dar K2TaF7 que é reduzido com
sódio.
Grupo do Cromo
O cromo é um metal de transição frágil, duro, de coloração cinza, semelhante
ao aço e resistente à corrosão. Também é possível obter-se compostos nos
quais o cromo apresenta estados de oxidação mais baixos, porém são
bastantes raros. Veja algumas de suas aplicações:
•
É empregado principalmente na metalurgica para aumentar a resistência
à corrosão e dar um acabamento brilhante.
•
No aço inoxidável, por exemplo, apresenta aproximadamente 8% de
cromo.
•
Em processos de cromagem, ou seja, ao depositar sobre uma peça uma
capa protetora de cromo por meio da eletrodeposição. Também é
utilizado em anodizado de alumínio.
•
Seus cromatos e óxidos são empregados em corantes e pinturas. Em
geral, seus sais são empregados devido às suas cores variadas, como
mordentes.
QUÍMICA INORGÂNICA
•
O dicromato de potássio (K2Cr2O7) é um reativo químico usado para a
limpeza de materiais de vidro de laboratório e em análises volumétricas.
Nem o ácido crômico nem o dicrômico, são encontrados na natureza, mas seus
ânions são encontrados numa ampla variedade de compostos. O trióxido de
cromo, CrO3, que deveria ser o anidrido do ácido crômico, é vendido
comercialmente como "ácido crômico". O dicromato de amônio, (NH3)Cr2O7 é o
principal material que é expelido dos vulcões em erupção.
Até o presente momento não foi encontrada nenhuma metaloproteína com
atividade biológica que contenha cromo, e por isso não se pode explicar como
atua. Por outro lado, os compostos de cromo no estado de oxidação +6 são
muito oxidantes e são cancerígenos.
A obtenção do cromo ocorre a partir da cromita (FeCr2O4), por meio do
aquecimento na presença de alumínio ou silício mediante um processo de
redução. Em 2000 foram produzidos aproximadamente quinze milhões de
toneladas de cromita, no qual a maior parte é empregada para uso em ligas
metálicas (cerca de 70%) como para a obtenção do ferrocromo que é uma liga
metálica de cromo e ferro, com um pouco de carbono. Outra parte
(aproximadamente 15%) se emprega diretamente como material refratário e, o
restante, na indústria química para a obtenção de diferentes compostos de
cromo.
Geralmente, não se considera o cromo metálico e os compostos de cromo III
como riscos à saúde. Trata-se de um elemento essencial para o ser humano,
porém, em altas concentrações, é tóxico. Porém, alguns compostos de cromo
como o VI, são tóxicos quando ingeridos, e, em pequenas doses, pode ser
letal. Em níveis não letais, o cromo VI é carcinógeno. A maioria dos compostos
de cromo VI pode irritar os olhos, pele e as mucosas.
O molibdênio é um metal puro, de coloração prateada e muito duro; além disso,
possui um dos pontos de fusão mais altos entre todos os elementos puros. Em
pequenas quantidades, é aplicado em diversas ligas metálicas de aço para
endurecê-lo e torná-lo resistente à corrosão.
QUÍMICA INORGÂNICA
Aplicações:
•
O molibdênio pode ser utilizado como catalisador na indústria
petroquímica, sendo útil para a eliminação do enxofre;
•
O 99Mo é empregado na indústria de isótopos nucleares.
•
É encontrado em diversos pigmentos (com coloração alaranjada) para
pinturas, tintas , plásticos e compostos de borracha.
•
O molibdênio é empregado em algumas aplicações eletrônicas, como
nas telas de projeção do tipo TFT.
A principal fonte de molibdênio é o mineral molibdenita (MS2 ), pode ser
também encontrado em outros minerais, como na wulfenita (PbMoO4) e na
powellita (CaMoO4). O molibdênio é obtido da mineração de seus minerais e
como subproduto da mineração do cobre presente nos minérios entre 0,01 e
0,5%. É o único elemento da segunda série de transição cuja essencialidade é
reconhecida. Esse elemento pode ser encontrado na natureza na razão de
partes por milhão (ppm), numa quantidade importante na água do mar na forma
de molibdatos (MoO42-), no qual os seres vivos podem absorvê-lo facilmente A
deficiência de molibdênio no organismo pode produzir graves problemas,
porém é encontrado em todos os alimentos, o que torna essa deficiência muito
rara.
O tungstênio é um metal escasso na crosta terrestre, encontrado em forma de
óxido e de sais em certos minérios tais como wolframita e scheelita, entre
outros. Em relação a sua morfologia, apresenta-se em cor branca acinzentada,
brilhante, é muito duro, denso e possui um alto ponto de fusão.
Esse elemento apresenta o mais elevado ponto de ebulição (5657° C), a menor
pressão de vapor e a mais elevada resistência à tensão em temperaturas
acima de 1650°C, dentre todos os outros metais. Sua resistência à corrosão é
excelente e somente é atacado ligeiramente pela maioria dos ácidos minerais
diluídos. O tungstênio, quando exposto ao ar, forma na sua superfície um óxido
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protetor, que pode ser oxidado em alta temperatura. Quando adicionado em
pequenas quantidades ao aço eleva consideravelmente a sua dureza.
Possui uma enorme gama de utilidades e é largamente utilizado na forma de
carbonetos (W 2C, WC). Devido à elevada dureza, são usados para revestir
brocas de perfuração de solos que são utilizados na mineração, indústria
petrolífera e indústrias de construção. O tungstênio também é extensivamente
usado em filamentos de lâmpadas incandescentes, válvulas eletrônicas e,
como eletrodos, pois, por apresentar um ponto de fusão muito elevado, pode
ser transformado em fios muito finos.
Veja outros usos desse elemento:
•
Apropriado para aplicações aeroespaciais, em válvulas de propulsores
de mísseis e aeronaves. Por ser resistente a altas temperaturas, é
usado também em calefação, indústrias de fundição e nuclear.
•
As propriedades dureza e densidade tornam este metal ideal para a
fabricação de ligas de metais pesados que são usados em armamentos,
dissipadores de calor e em aplicações de alta densidade tais como
pesos e contrapesos.
•
Superligas contendo este metal são aplicadas em lâminas de turbinas,
ferramentas de aço e como revestimentos de peças que exigem alta
resistência.
Terminamos mais uma aula referente aos metais de transição, na
qual falamos sobre o grupo do cromo e vanádio. Não esqueça de enviar suas
dúvidas para no ambiente virtual de aprendizagem. Se for necessário, entre em
contato com a tutoria. Até a próxima aula!
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